Quel est l'effet du débit sur la perte de charge des échangeurs de chaleur à calandre et à tubes ?

1. La relation entre l'état d'écoulement du fluide et la perte de pression
Écoulement laminaire et écoulement turbulent :
Lorsque le fluide s'écoule à faible débit dans un échangeur de chaleur à calandre et à tubes, il peut être dans un état d'écoulement laminaire. Dans l'état d'écoulement laminaire, l'écoulement du fluide est relativement fluide, l'interaction entre les couches de fluide est faible et la perte de pression est principalement causée par le frottement visqueux du fluide.
À mesure que le débit augmente, le fluide passe progressivement d’un écoulement laminaire à un écoulement turbulent. Dans l'état turbulent, l'écoulement du fluide est plus compliqué, il y a de forts tourbillons et mélanges, et la perte de pression augmente considérablement. En effet, dans l'état turbulent, le fluide doit non seulement surmonter le frottement visqueux, mais également surmonter la résistance supplémentaire provoquée par les tourbillons et le mélange.
2. L'effet du débit sur la perte de pression en cours de route
Résistance aux frottements :
L'augmentation du débit entraînera une augmentation de la résistance au frottement entre le fluide et la paroi interne du tube d'échange thermique et la structure de coque. Selon les principes de la mécanique des fluides, la résistance au frottement est proportionnelle au carré du débit.
Cela signifie que lorsque le débit double, la résistance au frottement augmente quatre fois. Dans un échangeur de chaleur à calandre et à tubes, la perte de pression en cours de route est principalement causée par la résistance au frottement, de sorte que l'augmentation du débit augmentera considérablement la perte de pression en cours de route.
Longueur et diamètre du pipeline :
La longueur et le diamètre du tuyau de l'échangeur de chaleur à calandre et à tubes affecteront également le degré d'influence du débit sur la perte de pression en cours de route. Dans les mêmes autres conditions, plus la longueur du tuyau est longue, plus la perte de pression est importante en cours de route.
Pour un débit donné, plus le diamètre du tuyau est petit, plus le débit est élevé et la perte de pression en cours de route augmentera également en conséquence. Par conséquent, lors de la conception d'un échangeur de chaleur à calandre et à tubes, il est nécessaire de prendre en compte de manière globale la relation entre la longueur et le diamètre du tuyau et le débit afin de réduire la perte de pression en cours de route.
3. L'effet du débit sur la perte de pression locale
Raccords de tuyauterie et vannes :
Il existe généralement divers raccords de tuyauterie et vannes dans les échangeurs de chaleur à calandre et à tubes, tels que des coudes, des tés, des vannes, etc. Lorsque le fluide traverse ces pièces, une perte de pression locale se produit. L'augmentation du débit augmentera la perte de charge locale, car l'écoulement du fluide dans ces parties à débit élevé est plus turbulent et la perte d'énergie est plus importante.
Chicanes et chicanes :
Les chicanes et les chicanes sont des structures couramment utilisées dans les échangeurs de chaleur à calandre et à tubes pour modifier la direction d'écoulement du fluide et améliorer l'efficacité du transfert de chaleur. Cependant, une perte de pression locale se produira également lorsque le fluide s'écoule à travers les chicanes et les chicanes.
L'augmentation du débit va augmenter l'impact et la friction du fluide au niveau des chicanes et des chicanes, augmentant ainsi la perte de charge locale. Lors de la conception d'un échangeur de chaleur, il est nécessaire de sélectionner raisonnablement la forme, l'espacement et l'angle des déflecteurs et des déflecteurs afin de réduire la perte de pression locale.
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